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  隨著電子技術的發(fā)展，電子元器件微型化和集成化程度越來越高，同時，高頻的工作環(huán)境也使其在工作時產生大量的熱，若熱量不及時散去，會嚴重影響電子器件的性能穩(wěn)定性和使用壽命。因此，電子器件的散熱問題已成為這一領域的一個重要問題。聚酰亞胺(PI)因具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、機械性能及良好的介電性能，被廣泛應用于微電子器件、電子封裝及航空航天等領域。然而，純PI的導熱性能較差，從而大大限制了其在電子領域更廣泛的應用。因此，研發(fā)高導熱性能的聚酰亞胺復合材料在電子工業(yè)領域有重要且迫切的需求。目前通常采用的提高聚酰亞胺復合材料導熱性能的方法是向聚酰亞胺基體中添加導熱填料(BN、AlN、Si₃N₄、Al₂O₃、碳納米管、石墨烯、銅、銀等)。其中石墨烯具有極高的導熱性能，其面內導熱系數的理論值為5000 W·m^-1·K^-1，而面間導熱系數只有面內的百分之一。為了得到高導熱性能的復合材料，需要構筑三維石墨烯網絡結構，使其面內導熱方向與復合材料的散熱方向更多地保持一致，從而更好地發(fā)揮石墨烯的導熱能力。

  近期，中山大學化學學院張藝教授課題組在《高分子學報》2019年第4期發(fā)表的論文中，通過冷凍干燥法制備了一種還原氧化石墨烯三維網絡結構模板(3DrGO)，為了穩(wěn)定此3DrGO三維結構，使其在澆鑄聚酰胺酸(PAA)膠液的過程中不易被破壞，作者利用PI黏結加固這一3DrGO三維結構制得3DrGO-PI模板作為填料，用PAA膠液澆鑄后熱酰胺化處理，得到較高導熱系數的3DrGO-PI/PI復合薄膜。

  該3DrGO-PI/PI復合薄膜的制備過程如下：(1)冷凍干燥含有3 wt% PAA的還原氧化石墨烯DMAc分散液得到PAA黏結加固的石墨烯三維網絡結構(3DrGO-PAA)；(2)熱酰胺化處理3DrGO-PAA得到PI黏結加固的石墨烯三維網絡結構(3DrGO-PI)；(3)用10 wt% PAA膠液澆鑄3DrGO-PI模板，在100、200、350 ℃各加熱1 h，進行熱酰亞胺化，得到3DrGO-PI/PI復合薄膜。實驗結果表明，當rGO的含量達到8 wt%時，3DrGO-PI/PI復合薄膜的導熱系數達到1.57 W·m^-1·K^-1，是純PI薄膜的8.7倍，是rGO/PI (rGO未形成三維網絡結構)復合薄膜的3.1倍，是3DrGO-water/PI (rGO三維網絡結構未加固)復合薄膜的1.54倍。所得的復合薄膜還具有良好的熱穩(wěn)定性，當rGO的含量為8 wt%時，3DrGO-PI/PI復合薄膜的T_g為402.1 ℃，熱膨脹系數(CTE)為2.16×10^-5/ ℃。采用冷凍干燥法制備3DrGO-PI模板有助于推動rGO在導熱領域更廣泛的應用，同時澆鑄模板制膜的方法為制備高導熱聚合物復合材料提供了新的思路。

  魏世洋博士和鄭智博博士研究生是該論文的共同第一作者，張藝教授和許家瑞教授為共同通訊作者。該項工作得到國家自然科學基金(基金號51873239)的資助。

  鏈接地址：http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/2019/4/PDF/gfzxb20180253zhangyi.pdf

  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2018.18253